CN113752921A - 一种电气化铁路专用输电线架设方法 - Google Patents

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CN113752921A CN202111237177.XA CN202111237177A CN113752921A CN 113752921 A CN113752921 A CN 113752921A CN 202111237177 A CN202111237177 A CN 202111237177A CN 113752921 A CN113752921 A CN 113752921A
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高仕斌
刘哲
韩正庆
刘淑萍
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M1/00—Power supply lines for contact with collector on vehicle
    • B60M1/12—Trolley lines; Accessories therefor
    • B60M1/13—Trolley wires
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G1/00—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines
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Abstract

本发明公开了一种电气化铁路专用输电线架设方法，将电力节点母线通过不换位三相输电线连接到牵引变电所的Vv变压器(或Vx变压器)；所述不换位三相输电线之间的距离满足Duv＞Duw＞Dvw。进一步的技术方案，将轻负荷馈线和重负荷馈线分别连接到Vv变压器(或Vx变压器)的α相和β相。本发明的有益效果在于，采用不换位输电线路，通过线路的不对称性来抵消一部分牵引供电系统的三相不对称性，并且简化了结构，降低了架设成本。将重负荷供电臂连接于Vv变压器(或Vx变压器)低压侧β相上，能够最小化负序电流。

Description

一种电气化铁路专用输电线架设方法
技术领域
本发明涉及电气化铁路供电技术领域，特别是一种电气化铁路专用输电线架设方法。
背景技术
随着中国经济社会的快速发展，对铁路系统的运输需求也提出了更高的要求，特别是能够让旅客能快速到达目的地的高速铁路，和能够大批量运送货物的重载铁路。对于这二者来说，由于其牵引功率大，绝大多数采用电能作为牵引动力来源。目前大多数的高速铁路和重载铁路都是采用的Vv接线变压器(或Vx接线变压器)，如图1所示。
但是，牵引供电系统和电力机车对于对称的三相电力系统来说，会不可避免地向其中注入负序电流，破坏电力系统的对称性，造成不良影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种电气化铁路专用输电线架设方法，利用不换位输电线路天然的不对称性，以此来降低牵引负荷向大电网中注入负序电流的幅值。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种电气化铁路专用输电线架设方法，将电力节点母线通过不换位三相输电线连接到牵引变电所的Vv变压器；所述不换位三相输电线之间的距离满足Duv＞Duw＞Dvw，其中，Duv为输电线u与输电线v的距离，Duw为输电线u与输电线w的距离，Dvw为输电线v与输电线w的距离。
进一步的技术方案，将轻负荷馈线和重负荷馈线分别连接到Vv变压器的α相和β相。
一种电气化铁路专用输电线架设方法，将电力节点母线通过不换位三相输电线连接到牵引变电所的Vx变压器；所述不换位三相输电线之间的距离满足Duv＞Duw＞Dvw，其中，Duv为输电线u与输电线v的距离，Duw为输电线u与输电线w的距离，Dvw为输电线v与输电线w的距离。
进一步的技术方案，将轻负荷馈线和重负荷馈线分别连接到Vx变压器的α相和β相。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于，
1、采用不换位输电线路，通过线路的不对称性来抵消一部分牵引供电系统的三相不对称性，并且简化了结构，降低了架设成本。
2、将重负荷供电臂连接于Vv变压器(或Vx变压器)低压侧β相上，能够最小化负序电流。
附图说明
图1为现有技术中换位架设输电线路的系统图。
图2为本发明不换位架设输电线路的系统图。
图3为本发明的系统简化电路模型图。
图4为具体实施方式中式(6)分子的相量图。
具体实施方式
本发明提出了一种采用不换位输电线路的电气化铁路专用输电线架设方案，来降低牵引负荷向大电网中注入负序电流。一般的输电线为了维持三相参数的对称性多采用全换位方式架设，但是不适用于牵引变电站这种三相高度不对称的负荷。考虑到中国的铁路变电站与电力系统的大环网之间采用专线专送的连接形式，本发明将此线路改为不对称参数三相输电线路，利用输电线路自身的不对称性来补偿牵引变电所的不对称性，即可降低单个牵引变电所的输入电流不平衡度。
同时，负序电流的大小也与Vv变压器(或Vx变压器)接高低压两侧线端子接线顺序密切相关。为了使负序电流最小化，与Vv变压器(或Vx变压器)UVW端口相连的输电线路之间的距离应满足Duv＞Duw＞Dvw关系。进一步地，将该变电所的重负荷馈线连接于Vv变压器(或Vx变压器)的β相，以最小化负序电流。
下面详细说明本发明的原理：
为了表明负序电流的占比，把负序电流与正序电流的比值称为电流的不平衡度。
电流不平衡度(Asymmetry Factor)的定义为：
Figure BDA0003312840670000021
其中，
Figure BDA0003312840670000022
为正序电流，
Figure BDA0003312840670000023
为负序电流。相序变换表达式：
Figure BDA0003312840670000024
图2所示为牵引供电系统与大电网构成的系统。为简化分析，忽略掉输电线路的对地导纳，并认为电力机车或电力动车组为恒阻抗模型。得到的系统简化模型如图3所示，列出两个独立的环路电压方程，可以得到以矩阵形式表示的方程组：
Figure BDA0003312840670000025
其中Z＝jXS+RL+jXL，XS为电力系统短路电抗，RL为输电线自电阻，XL为线路自电抗。
将两个环路电流
Figure BDA0003312840670000031
与
Figure BDA0003312840670000032
提取，并求解线性方程组得：
Figure BDA0003312840670000033
其中Δ为方程组(3)系数矩阵的行列式。需要指出(4)式的三个电流相分量不是(3)式的环路电流。参考图3，相电流可根据基尔霍夫电流定律解出:
Figure BDA0003312840670000034
联立式(2),(4),(5)并将结果代入(1)，可以得到正序与负序电流的表达式：
Figure BDA0003312840670000035
考虑到220kV输电铁塔的多为双回设计，即两回输电线分别垂直排列，并构成一条直线，此种布置方式最为经济且得到了广泛运用。因此本发明认为杆塔的构型已确定，即单回输电线在一条直线上垂直排列。不同杆塔选型仅影响导线间的距离。因此，在确定杆塔选型的前提下，无论采用何种换位方式，(6)式的分母均保持不变。对于全换位的三相输电线路有：
Figure BDA0003312840670000036
则上式可简化为：
Figure BDA0003312840670000037
如果采用不换位方案，并合理分配导线的位置。这样可以抵消一部分由牵引负荷三相不对称而产生的负序电流，从而降低牵引变电站的电流不平衡度。式(6)分子的相量图如图4所示，观察可知要想使负序电流最小，不换位三相输电线导线之间互阻抗大小关系应为：jXvw＞jXuw＞jXuv。即各导线间距离满足如下表达式：
Duv＞Duw＞Dvw (8)
同时考虑到∑Xm＝Xuv+Xuw+Xvw与Rβ夹角比Rα小，故应将β相作为重负荷相。
本发明对连接牵引变电所与大电网的这条专线转送的输电线采用不换位的布置模式，通过这条线路的不对称性来抵消一部分牵引供电系统的三相不对称性。不换位线路架设示意图如图2所示，将电力节点母线与牵引变电站之间的用不换位三相输电线连接起来。根据前述的结论，与Vv变压器UVW端口相连的输电线路应满足Duv＞Duw＞Dvw关系式，使负序电流最小化。这样做既可以节约输电线架设成本，又可以降低牵引变电所向大电网注入的负序电流，一举两得。在此基础之上，将重负荷供电臂连接于Vv变压器低压侧β相上，以最小化负序电流。

Claims (4)

1.一种电气化铁路专用输电线架设方法，其特征在于，将电力节点母线通过不换位三相输电线连接到牵引变电所的Vv变压器；所述不换位三相输电线之间的距离满足Duv＞Duw＞Dvw，其中，Duv为输电线u与输电线v的距离，Duw为输电线u与输电线w的距离，Dvw为输电线v与输电线w的距离。
2.如权利要求1所述的一种电气化铁路专用输电线架设方法，其特征在于，将轻负荷馈线和重负荷馈线分别连接到Vv变压器的α相和β相。
3.一种电气化铁路专用输电线架设方法，其特征在于，将电力节点母线通过不换位三相输电线连接到牵引变电所的Vx变压器；所述不换位三相输电线之间的距离满足Duv＞Duw＞Dvw，其中，Duv为输电线u与输电线v的距离，Duw为输电线u与输电线w的距离，Dvw为输电线v与输电线w的距离。
4.如权利要求3所述的一种电气化铁路专用输电线架设方法，其特征在于，将轻负荷馈线和重负荷馈线分别连接到Vx变压器的α相和β相。
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